KR19980073546A

KR19980073546A - 트랜지스터와 led를 이용한 정전류, 정전압방식의 2차전지 충전 방법 및 그 회로

Info

Publication number: KR19980073546A
Application number: KR1019970008884A
Authority: KR
Inventors: 한용남
Original assignee: 한용남
Priority date: 1997-03-15
Filing date: 1997-03-15
Publication date: 1998-11-05
Also published as: KR100249305B1

Abstract

본 발명은 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압 방식의 충전 작동을 수행하여 2차전지를 충전시키되, 2차전지가 만충전상태에 근접하는 상태에 도달할 때까지는 정전류회로부(2)의 스위칭회로(2')의 스위칭 트랜지스터(Q1)(Q2)를 온 동작시켜 1차롤 리니어방식의 정전류충전방식을 채택하여 충전을 신속하게 수행하게 하고, 설정된 만충전 상태에 근접하는 설정된 충전전압에 도달하면 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)의 전압검출에 의하여 정전류회로부(2)의 트랜지스터(Q7)을 온시켜주어 스위칭회로(2')가 오프되게 하여 정전압방식으로 충전되게 함과 동시에 만충전 상태에 근접하고 있으므로서 만충전 표시 및 트리클충전회로(6)의 트랜지스터(Q8)이 온상태로 반전되어 2차전지의 만충전 표시 및 트리클충전회로부(5)의 표시램프(LED)가 점등동작을 하게하여 만충전상태를 표시하게 하고, 이와같은 상태에서 밧데리(BATT)의 내부전압이 떨어지면 충전재개감지회로부(4)의 제너다이오드(ZD2)가 이를 감지하면 다시 정전류회로부(2)의 스위칭회로부(2')를 동잘시켜 미세 소전류충전동작(트리클충전동작)을 수행하게 함으로서 2차전지의 장시간 충전에 따른 과충전사례를 방지하여 2차전지의 장시간 과충전에 의한 파괴현상이나 기능저하 등의 현상을 완벽하게 방지할 수 있으며, 또한 그 회로의 구성방법이 간편하여 충전기능이 완벽한 충전기를 염가로 대량 제공할 수 있는 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압방식의 2차전지 충전방법 및 그 회로.

Description

트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압방식의 2차전지 충전 방법 및 그 회로

제 1 도는 본 발명의 전체 브럭다이어 그램

제 2 도는 본 발명의 상세 회로도

제 3 도는 본 발명의 실시 예시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1. 전원부2'. 스위칭 회로

2. 전류검출회로2. 정전류회로부

3. 충전완료검출회로부4. 충전재개감지회로부

5. 표시 및 트리클충전회로부6. 충전소켓부

T. 트랜스Rf. 정류회로

Q1~Q8. 트랜지스터R1~R6. 저항

ZD1, ZD2. 제너다이오드LED. 표시램프

본 발명은 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압방식의 2차전지 충전방법 및 그 회로에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 밧데리 또는 밧데리 팩과 같은 반복충전방식의 2차전지를 충전시킴에 있어서, 방전된 2차전지의 초기 충전시에는 정전전류에 의하여 신속히 충전되게 하고 2차전지의 충전상태가 설정치상태에 신속히 충전되게 하고 2차전지의 충전상태가 설정치상태에 도달하여 만충전상태에 가까워지면 정전압상태로 충전이 전환되어 충전전압이 서서히 상승되는 상태로 만충전상태까지 충전하고, 충전완료후에는 만충전표시회로의 LED의 ON/OFF 반복동작에 의하여 2차전지의 충전상태를 알려줌과 동시에 2차전지의 소전류충전동작(트리클충전동작)이 계속 반복되게 하여 2차전지가 장시간 충전소켓에 방치되어 있다 하더라도 과충전에 의한 2차전지의 기능상실이나 파괴 등의 현상을 완벽하게 방지하여 과충전에 의한 2차전지의 사용수명이나 성능 등의 저하현상을 방지하고, 2차전지의 만충전상태를 용이하고 확실하게 유지, 확인할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 2차전지의 충전방식에 있어서는 대체로 하나의 마이크로컨트롤러를 이용하여 두 개의 전지팩중에서 어느 하나를 먼저 충전한 후 다른 하나를 충전하는 방식을 채택하거나, 또는 공급전류를 일정하게 설정하고 외부스위치 조작으로 공급전류를 변화시켜 하나의 마이크로컨트롤러로 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방식을 채택하고 있다. 그러나 전자의 경우에는 충전시간이 긴 결점이 있고, 후자의 경우에는 상기 결점 이외에 많은 전류를 공급하여야 하므로 전원부가 커지는 결점이 있다.

또한, 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방법으로서는 두 개의 전지팩에 동시에 같은양의 전류를 공급하는 방법과 일측 전지팩에 타측 전지팩보다 작은 전류를 공급하는 방법이 있을 수 있다. 이 경우에 있어서도 두 개의 전지팩에 동시에 같은 양의 전류를 공급하는 경우 전원부가 커지고 회로가 복잡하여 가격이 상승하는 요인이 되는 문제점이 있는 한편, 일측 전지팩의 충전시간이 너무 길어지는 결함이 있었으며, 이 경우 많은 전류가 공급된 전지팩의 충전완료시 적은 전류가 흐르는 전지팩에 대하여 외부스위치 조작으로 많은 전류를 공급하여 충전시간을 단축시킬 수 있는 잇점은 있으나 이는 항상 사용자가 충전기 주위에 대기하였다가 외부스위치를 조작하여야 하므로 사용이 매우 번거로운 방법이어서 실용화하기에는 많은 문제점이 있었다.

더욱이 상기한 바와 같은 종래의 2차전지 충전방법에 있어서는 2차전지 충전시 2차전지가 충전소켓에 장시간 방치되어 2차전지의 내부 충전전압이 만충전전압상태가 지난후에도 계속 충전작업이 수행되는 기능상의 문제점이 있어 2차전지가 과충전에 의하여 파괴될 우려가 크고 이에 따라 2차전지나 전지팩의 사용수명이나 기능을 크게 저하시키거나 상실할 우려가 있어 충전작동시 많은 주의가 요구되는 등의 사용상 여러 가지 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안하여 2차전지팩으로 구성된 2차전지에 있어서는 그 내부에 충전상태를 기억하여 재충전을 수행하는 것도 등장하고 있으나, 이는 2차전지팩의 회로 구성등이 복잡하고 고가이어서 특수한 경우를 제외하고는 널리 사용할 수 없는 등의 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 이역시 장기 충전방치로 인한 2차전지의 파괴나 기능저하 등의 현상을 완벽하게 방지할 수 없는 결함도 지니고 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하여, 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압 방식의 충전작동을 수행하여 2차전지를 충전시키되, 2차전지가 만충전상태에 근접하는 상태에 도달할때까지는 1차로 리니어방식의 정전류충전방식을 채택하여 충전을 신속하게 수행하게 하고, 설정된 만충전 상태에 근접하는 충전전압에 도달하면 정전압방식으로 충전되게 함과 동시에 만충전 상태에 도달하면 만충전 표시회로가 동작하여 2차전지의 내부충전전압의 업·다운(up down)에 의하여 만충전 표시회로의 LED가 ON/OFF 동작을 하게 하여 만충전상태를 표시하게 할 뿐만 아니라 미세 소전류충전동작(트리클충전동작)을 수행하게 하여 2차전지의 장시간 충전에 따른 과충전사례를 방지하여 2차전지의 장시간 과충전에 의한 파괴현상이나 기능저하 등의 현상을 완벽하게 방지할 수 있으며, 또한 그 회로의 구성방법이 간편하여 충전기능이 완벽한 충전기를 염가로 대량 제공할 수 있도록 한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의거 보다 자세하게 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명의 브럭다이어그램이고, 제 2 도는 본 발명의 구체적회로 제시의 상세회로도이다.

제 1 도에 도시된 바와 같이 본 발명은 전원부(1), 정전류회로부(2), 충전완료검출회로부(3), 충전재개감지회로부(4) 및 표시 및 트리클충전회로부(5)와 충전소켓부(6)로 구성되어 있다.

제 2 도에 도시된 바와 같이 전원부(1)는 교류전원(AC)을 트랜스(T)와 정류회로(Rf)를 거쳐 직류전압으로 변환시켜주고 평활콘덴서(C1)를 통해 평활시킨다음 각 회로부에 안정된 DC전원을 공급한다.

정전류회로부(2)는 전원부(1)의 정류회로(Rf)와 평활콘덴서(C1)을 통한 DC전원의 전류를 제한하는 저항(R1)과 트랜지스터(Q1)(Q2)로 구성된 스위칭 회로(2')와 트랜지스터(Q3)(Q4)로 구성되는 전류검출회로(2)로 구성되어 있다. 따라서 DC전원이 저항(R1)을 통해 흐를 때 저항(R1)을 통해 흐르는 전류의 크기에 따라 저항(R1)의 양단 A,B점에 나타나는 전압 차이, 즉 B점의 전압이 A점의 전압보다 설정전압이하, 예컨대 0.7V 이하가 되면 A점의 전압이 트랜지스터 (Q3)의 에미터에 가해져 트랜지스터(Q3)가 턴·온(Turn on)되고, 이 전압이 바이어스 저항(R2)을 통하여 트랜지스터(Q4)의 베이스에 가해져 트랜지스터(Q4)도 턴·온상태가 되어 저항(R3)를 통한 C점의 전압이 트랜지스터(Q3)의 통해 바이패스 되어 흐름과 동시에 스위칭트랜지스터(Q2)의 베이스 전압이 인가되어 되므로서 트랜지스터(Q2)가 턴·온 상태를 유지하게 되고 이에따라 트랜지스터(Q1)이 OFF 상태로 되어 밧데리(BATT) 충전소켓부(6)에 삽치된 밧데리(BATT)가 정전류 충전방식에 의하여 급속 충전하게 되며, 이때 정전류가 되는 시점을 저항(R1)양단의 전압강하가 0.7V 되는 때의 전류가 되므로서 그 값에 맞는 저항치를 설정하여 동작케 하고 이와같은 동작을 리니어(LINEAR)적으로 반복동작하면서 충전이 되게 한다.

충전완료검출회로부(3)는 밧데리 충전소켓부(6)에 끼워진 밧데리 충전전압을 검출하는 제너다이오드(ZD1)와 트랜지스터(Q5)(Q6)(Q7) 및 저항(R4)로 구성되어 밧데리(BATT)가 방전된 상태에서 충전을 하게 되면 정전류방식으로 충전동작을 하게 하고 충전이 약 90% 정도 진행되면 정전류충전에서 정전압충전 상태로 변환하게 된다. 정전압충전으로 전환되면 충전전압이 서서히 증가하게 되고, 이때 충전전압이 제너다이오드(ZD1)의 동작전압이상이 되기 시작하면 제너다이오드(ZD1)의 에노드 전압도 상승하기 시작하여 일정전압이상이 되면 트랜지스터(Q5)의 베이스전압도 상승하여 트랜지스터(Q5)가 턴·온 상태로 되고 이로 인하여 트랜지스터(Q6)의 베이스는 전압이 Low로 되어 트랜지스터(Q6)도 턴·온되어서 밧데리(BATT)양단간의 충전전압이 저항(R4)를 통해 트랜지스터(Q7)를 턴·온시켜 주고 이에따라 저항(R3)를 통한 C점의 전압을 강하시켜 스위칭트랜지스터(Q1)(Q2)가 턴·오프 되게 하고 충전동작을 정지하게 한다.

충전재개감지회로부(4)는 상기한 제너다이오드(ZD1)보다 낮은 동작전압을 갖는 제너다이오드(ZD2)와 트랜지스터(Q8)(Q9)로 구성된다.

충전재개감지회로부(4)는 상기 충전완료검출회로부(3)에 충전동작이 멈추게 되면 밧데리(BATT)의 전압은 서서히 밧데리(BATT)고유전압으로 낮아지게 되는데, 밧데리(BATT)의 내부 고유전압이 제너다이오드(ZD2)의 제너전압보다 낮아지게 되면, 제너다이오드(ZD2)에 연결되어 온 상태에 있던 트랜지스터(Q8)가 턴·오프 되어 저항(R5)(R6)을 통한 전압에 의하여 트랜지스터(Q9)가 턴·상 상태로 반전되고 충전완료검출회로부(3)의 트랜지스터(Q5)(Q6)가 턴·오프되어 충전완료검출회로부(3)의 트랜지스터(Q7) 및 표시및·트리클 충전회로부(5)의 트랜지스터(Q8)도 턴·오프 상태로 반전되어 표시램프(LED)가 점등되어 미세충전상태를 알려줌과 동시에 충전완료검출회로부(3)의 트랜지스터(Q7)가 턴·오프됨으로 인하여 저항(R3)을 통한 C점의 전압이 상승되어 스위칭트랜지스터(Q1)(Q2)를 턴·온시켜 주게 함으로써 충전작업이 개시되게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 있어 상기와 같이 충전재개후 다시 밧데리(BATT)의 내부전압이 다시 상승하여 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)의 제너전압치까지 상승하면 다시 상기 설명에서와 같이 트랜지스터(Q7),(Q8)이 턴·온되어 표시램프(LED)가 소등됨과 동시에 스위치트랜지스터(Q1)(Q2)를 턴·오프시켜 충전을 중지하게 되는데 이러한 충전→방전에 의한 전압강하 충전소켓부(6)에 삽치되어 있는 동안에는 반복동작하게 되며, 이 주기는 밧데리(BATT)내부전압이 만충전에 가까울수록 주기가 길어지게 된다.

또한 본 발명은 제3도의 실시예시도에 도시된 바와 같이, 2개의 밧데리(BATT)를 충전 시키기 위한 충전소켓부(6)를 구비할 경우 본 발명의 상기한 회로를 1,2차 충전 절환장치(7)을 전원부(1)의 정류회로(Rf)에 부가하여 병렬로 접속하여 사용할 수도 있다.

이와같은 본 발명은 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압 방식의 충전작동을 수행하여 2차전지를 충전시키되, 2차전지가 만충전상태에 근접하는 상태에 도달할때까지는 정전류회로부(2)의 스위칭 회로(2')의 스위칭 트랜지스터(Q1)(Q2)를 온 동작시켜 1차로 리니어방식의 정전류 충전방식을 채택하여 충전을 신속하게 수행하게 하고, 설정된 만충전 상태에 근접하는 설정된 충전전압에 도달하면 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)의 전압검출에 의하여 정전류회로부(2)의 트랜지스터(Q7)을 온 시켜주어 스위칭 회로(2')가 오프되게 하여 정전압방식으로 충전되게 함과 동시에 만충전 상태에 근접하고 있으므로서 만충전 표시 및 트리클충전회로(5)의 트랜지스터(Q8)이 온상태로 반전되어 2차전지의 만충전 표시 및 트리클충전회로부(5)의 표시램프(LED)가 점등동작을 하게 하여 만충전상태를 표시하게 하고, 이와같은 상태에서 밧데리(BATT)의 내부전압이 떨어지면 충전재개감지회로부(4)의 제너다이오드(ZD2)가 이를 감지하면 다시 정전류회로부(2)의 스위칭 회로(2')를 동잘시켜 미세 소전류충전동작(트리클충전동작)을 수행하게 함으로서 2차전지의 장시간 충전에 따른 과충전사례를 방지하여 2차전지의 장시간 과충전에 의한 파괴현상이나 기능저하 등의 현상을 완벽하게 방지할 수 있으며, 또한 그 회로의 구성방법이 간편하여 충전기능이 완벽한 충전기를 염가로 대량 제공할 수 있는 특징을 지니고 있는 것이다.

Claims

전류를 검출하기 위한 저항(R1)과 트랜지스터(Q1)(Q2)로 구성된 스위칭 회로(2')를 구비하고 트랜지스터(Q3)(Q4)로 구성되는 전류검출회로(2)를 구비하여 1차 정전류방식으로 충전시키는 정전류회로부(2)와,

밧데리의 충전전압을 검지하는 제너다이오드(ZD1)와 트랜지스터(Q5)(Q6)(Q7)로 구성되고 만충전에 근접한 충전상태에 의해 충전을 중단하여 정전압상태로 서서히 충전하기 위한 충전완료검출회로부(3)와,

상기 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)보다 낮은 동작전압을 갖는 제너다이오드(ZD2)와 트랜지스터(Q8)(Q9)를 구비하여 밧데리의 내부전압이 낮아지면 충전을 재개하는 충전재개감지회로부(4)와,

만충전상태 및 미세충전을 반복 수행하는 표시 및 트리클충전회로부(6)로 구비됨을 특징으로 하는 트랜지스터와 LED를 이용한 정전류, 정전압 방식의 2차전지 충전방법 및 그 회로.
특허청구범위 제 1 항에 있어서, 저항(R1)의 양단의 전압을 검출하고, 이 검출된 전압강하에 따라 스위칭 회로(2')가 동작하게 함을 특징으로 하는 정전류회로.
특허청구범위 제 1 항에 있어서 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)은 밧데리 충전전압을 90%이상 충전되었을 때 동작함을 특징으로 하는 충전완료검출회로부.
특허청구범위 제 1 항에 있어서, 충전재개감지회로부(4)의 밧데리전압 검출용 제너다이오드(ZD2)는 충전완료검출회로부(3)의 제너다이오드(ZD1)보다 낮은 동작전압을 가짐을 특징으로 하는 충전재개감지회로부.